1· 目前国内外相关技术现状
    当前随着射流通风技术不断发展，国内外已有大量工程开始采用竖井射流通风方式，如日本第二神户隧道，全长7 175m 仍采用竖井射流纵向通风完全达到横向通风的使用和环保要求; 还有我国成渝高速公路上的中梁山隧道( 左线3 165m，右线3 103m) ，晋云山隧道( 左线2 528m，右线2 478m) 也在国内首次变半横向通风为竖井吸出式通风，取得显著经济效益。与竖井相结合的纵向联络风道应用于长大隧道也是隧道通风的发展趋势。   当前国际上如日本东京湾公路隧道、日本关越隧道、盐田坳隧道，采用的就是纵向通风系统。而国内的浙江宁台路大溪—湖雾岭隧道为双线隧道，采用的竖井吹吸式分段纵向通风方式; 重庆尖子山隧道全长4． 03km( 双线) 、华蓉山隧道全长4． 69km( 双线) 均采用了纵向通风方式; 秦岭终南山特长公路隧道主洞长18 020m，双洞总长36 040m，采用了三竖井纵向分段式通风方案; 刚刚建设贯通的陇南西秦岭特长隧道全长9 000m，也采用了一斜井一竖井纵向分段式通风方案。
    因分离式隧道根据地质情况，以及考虑到隧道口渐变段占地及经济性考虑因素，分离式隧道设置间距均在30 ～ 50m，甚至会更小( 取决于地质条件) ，为此，隧道纵向通风设施一般不在双线隧道正洞中间设置，一般设置于同侧，即左线左侧或右线右侧。如此，隧道联络风道必有风道从一个隧道正洞顶部穿过，形成立体交叉，目前大多数此类立体交叉垂直间距控制在10m 左右，若围岩地质情况较好时，立体交叉上下净距也≥5m，从设计者角度而言，主要考虑到隧道施工过程中结构的稳定，但因大坡度及小断面给施工实施带来极大的难度。
    该种设计方案中一般联络风道纵坡高达30% 左右，甚至达到50% ～ 60%，风道开挖施工断面一般在30m2 以内，且长度较长，如此大角度的坡度使得联络风道的施工无法按照传统的隧道施工工艺来完成，大大提高了工程造价，也给施工过程的安全控制带来更大的风险。
    2· 工程概况
    本文依托工程为中交第一工程有限公局一公司承建的山西天镇—黎城高速公路阳左( 阳泉一左权) 段蒙山隧道通风竖井—联络风道工程。蒙山隧道全长5 630m( 右线5 655m) ，本标段承建隧道2 800m( 左线2 828m) 。该区地表灰岩裸露，表面较风化，节理发育。蒙山隧道设通风竖井1 座，设置在桩号YK24 + 348． 5右侧50m 处，竖井长度142． 55m，直径7． 5m，距离右线出口2 151． 5m。该竖井中间设置隔板，将其分为送风井和排风井，隧道内布置射流风机调压。竖井联络风道呈“U”形布置，设计左线排烟道、右线送风道及右线排风道，右线送风道全长66． 58m，设计通风断面16． 19m2 ; 右线排风道全长66． 58m，设计通风断面26． 44m2 ; 左线排烟道全长109． 39m，设计通风断面16． 19m2，左线排烟道与右线排风道设计为混合风道，采用风阀控制。
    竖井主要结构由风塔，高度10m，通风井筒，井深142． 55m，竖井联络风道呈“U”形布置，设计左线排烟道、右线送风道及右线排风道，右线送风道全长66． 58m，设计通风断面16． 19m2 ; 右线排风道全长66． 58m，设计通风断面26． 44m2 ; 左线排烟道全长109． 39m，设计通风断面16． 19m2，左线排烟道与右线排风道设计为混合风道，采用风阀控制。
    3· 联络风道与正洞零净距方案与原设计方案的初步比选
    3． 1 原设计联络风道方案( 见图1，2)
             
    该隧道左线通道联络道按照通风要求仅设计排烟道，左线排烟道横跨右线正洞，设计上跨净距6m，联络道长45m，设计纵坡37． 67%。按照此设计风道布局方案，施工实施过程中，该风道开挖施工须采用有轨运输作业，联络风道在开挖施工过程中，隧道正洞开挖净高9． 2m，上跨联络风道开挖高度4． 6m，整个开挖高度达13． 8m，作为双车道隧道施工而言，一次开挖完成该交叉口有较大难度，若采用分台阶开挖方式，或在施工过程中需要将正洞开挖台车加高设置，势必会对隧道正洞施工造成干扰，正洞施工过程会出现严重的窝工现象，会严重影响隧道正洞的施工进度，且随着开挖高度的增加，隧道拱顶围岩悬空面积加大，拱顶不能形成拱形，极易影响隧道围岩的稳定性，安全风险加大，再者加高台车施工，人员进行高空作业，同样也提高了安全风险，因此从施工安全和进度的因素考虑，施工方向设计单位提出了优化该方案的想法。
    3． 2 优化后的风道方案( 零净距相交)
    本施工项目部积极做出的优化风道布局方案的建议，经过业主、设计及监理单位共同研究确定，将联络风道进行优化，将原设计的左线排烟道与右线排风道实行合并方案，左线排烟道直接横跨右线正洞，排烟道与排风道上下采用风隔板隔离设计( 见图3) 。由此该优化方案的实施，不仅缩短联络风道长度70m，且大大降低了联络风道设计纵坡，大大降低了施工难度。
    输作业，联络风道在开挖施工过程中，隧道正洞开挖净高9． 2m，上跨联络风道开挖高度4． 6m，整个开挖高度达13． 8m，作为双车道隧道施工而言，一次开挖完成该交叉口有较大难度，若采用分台阶开挖方式，或在施工过程中需要将正洞开挖台车加高设置，势必会对隧道正洞施工造成干扰，正洞施工过程会出现严重的窝工现象，会严重影响隧道正洞的施工进度，且随着开挖高度的增加，隧道拱顶围岩悬空面积加大，拱顶不能形成拱形，极易影响隧道围岩的稳定性，安全风险加大，再者加高台车施工，人员进行高空作业，同样也提高了安全风险，因此从施工安全和进度的因素考虑，施工方向设计单位提出了优化该方案的想法。
    3． 2 优化后的风道方案( 零净距相交)
    本施工项目部积极做出的优化风道布局方案的建议，经过业主、设计及监理单位共同研究确定，将联络风道进行优化，将原设计的左线排烟道与右线排风道实行合并方案，左线排烟道直接横跨右线正洞，排烟道与排风道上下采用风隔板隔离设计( 见图3) 。由此该优化方案的实施，不仅缩短联络风道长度70m，且大大降低了联络风道设计纵坡，大大降低了施工难度。
             
    通风联络风道布局由原设计的“E”形，优化为“U”形( 见图4) ，根据风道布局，整体风道最大坡度18%，开满足传统钻爆法施工条件。施工的重点及难点还是位于联络风道上跨右线正洞零净距交叉部位( 见图5，6) ，有两种方案可供选择。
            
            
    1) 右线隧道正洞在开挖至此位置后，分多台阶进行开挖，或加高开挖台车，一次性完成该交叉口的开挖，随后正洞二次衬砌时将交叉口段预留，后期利用搭设支架组合小模板方式完成交叉口段的二次衬砌。
    2) 右线隧道正洞开挖至交叉段后，除将拱顶开挖轮廓适当放大后，基本不改变正洞的正常施工工艺，待开挖完成后，仍按照正常的方式完成正洞二次衬砌。联络风道的开挖首先从左线排烟口开始掘进，直接上跨穿越右线正洞，随后利用小模板完成联络风道的衬砌作业。
    以上两种方案经过研究筛选，考虑到方案1 在开挖施工过程中，隧道正洞开挖净高9． 2m，上跨联络风道开挖高度4． 6m，整个开挖高度达13． 8m，作为双车道隧道施工而言，一次开挖完成该交叉口有较大难度，若采用分台阶开挖方式，或在施工过程中需要将正洞开挖台车加高设置，势必会对隧道正洞施工造成干扰，正洞施工过程会出现严重的窝工现象，会严重影响隧道正洞的施工进度，且随着开挖高度的增加，隧道拱顶围岩悬空面积加大，拱顶不能形成拱形，极易影响隧道围岩的稳定性，安全风险加大，再者加高台车施工，人员进行高空作业，同样也提高了安全风险，因此该种方案从施工安全和进度的因素考虑，予以排除。采用方案2 进行施工，方案2 回避了方案1 中提到的两种影响因素，但是该方案在联络风道上跨穿越隧道右线正洞时，开挖基底即为右线正洞拱顶支护结构，在一定程度上会扰动隧道正洞结构，存在一定的安全风险，经过数模研究分析，采取一定的预防及技术措施可确保右线隧道结构的安全。
    4· 联络风道与正洞零净距的详细施工
    与正洞零净距的通风联络风道施工顺序首先由左线排烟道开口掘进，开挖掘进穿越右线正洞拱顶，继续按照排烟道( 跨过右线后排烟道与排风道为混合风道，上下采用混凝土隔板分离) 掘进40m( 完成隔板段) ，随后在右线开挖排风口，并开挖排风道( 混合风道下半段面) ，完成40m 后采用全断面开挖至竖井井底，并按照送风道布置继续掘进完成整个送风道的开挖。如图示意: 开挖施工顺序①→②→③→④→⑤，其中①排烟道，②排烟道，③排风道，④混合风道( 排烟+ 排风) ，⑤送风道( 见图7) 。
            
    1) 交叉口段右线正洞开挖支护正洞在开挖至交叉口段时，即自K24 + 332． 8—K24 + 324． 2 ( 8． 6m) 将拱顶90°范围扩大开挖断面30cm( 见图8) ，因该段右侧为设计风道排风口位置，该段在进行钢支护时将按照设计在排风口处设置托梁，风口两侧各设置两根I32工字钢作为托梁支撑，隧道正洞支护钢拱架右侧直接落在横梁上，左侧落于隧道拱脚，并按照设计设置锁脚锚杆( 见图9) 。钢支护完成后，敷设钢筋网片，并在该段内拱顶90°范围增加一层铁丝网，再进行喷射混凝土作业，施工支护完成后，在拱顶形成30cm 的空腔。
            
    2) 交叉口正洞二衬施工因考虑二衬施作完成，拱顶排烟道开挖完成后，再进行排风口开挖，故在交叉口二衬作业是提前在排风口轮廓设置胶合板预隔断二衬混凝土，以便后期开凿，且减小对正洞二衬的扰动，确保安全。
    3) 排烟道施工排烟道开口按照车行横洞开挖方式开挖掘进，开挖至右线正洞拱顶段时，严格采用经过计算的爆破方案安全穿越右线拱顶，爆破方案及处理措施属于该项工程的安全控制重点。
    4) 排风道开口因排风口处二衬施工完毕，需要将已经完成施工的二衬破除开口，开口前，精确测量对开挖轮廓线进行放样，沿轮廓线利用风枪按间隔10 ～15cm 钻孔，以防止二衬施工时预置的胶合隔断板偏移而进行钻孔，钻孔深度50cm( 达到二衬厚度即可) ，以减小破除开口二衬时对周边二衬造成的影响，然后利用破碎锤破除开口二衬及初支混凝土，开口完成后，利用常规钻爆法进行排风道的开挖掘进( 见图10) 。
            
    5) 混合风道( 排烟+ 排风) 开挖排风道完成后，按照全断面法继续向竖井井底方向掘进，完成混合风道开挖。
    6) 送风道开挖送风道由竖井井底开始掘进，开挖断面高度及宽度按照送风道宽度控制，并按照送风道支护形式进行支护。开挖过程注意送风口交叉口段的施工安全，必要时采用人工风镐开凿方式，提前按照送风口轮廓布设正洞拱架锁脚锚杆，再进行风口拱架的切除工作。
    排烟道衬砌排风道开口开始掘进后，立即组织实施排烟道的二次衬砌施工，施工顺序自排烟口开始向右洞拱顶方向施工，衬砌长37． 4m，剩余45． 4m( 即分隔板以上部分) 待排烟道二衬40m( 即分隔板以下部分) 段施工完成后实施。
    7) 排风道及混合风道二衬施工排风道开挖贯通后，立即组织进行排风道二衬施工，首先排风道( 40m)二衬( 含分隔板) 施工。每次浇筑20m，分两次浇筑完成。随后进行混合风道二衬浇筑( 26． 5m) 。
    8) 送风道二衬施工整个送风道开挖完成后，进行施工送风道二衬，送风道二衬施工自送风口开始向竖井底部方向衬砌，每次衬砌长15m。
    9) 送风口段隧道正洞二衬施工该段二衬在联络风道开挖实施前开始实施，风隔板采用搭设支架的方式，确保洞内施工车辆正常通行，从洞口向洞内方向首先进行10m 渐变段的浇筑，以次向内完成12m 含分隔板二衬，最后12m 待送风道开挖完成后进行施工。
    5· 结语
    1) 本施工技术在优化改进竖井通风联络风道布局方案的基础上，重点是将联络风道零净距上跨正洞交叉口段的整体结构采用分部施工方法实施，最大程度降低了联络风道施工对隧道正洞施工的干扰，且提高了施工安全性; 对联络风道的设计优化缩短了联络风道的长度，降低了工程造价，减缓了风道纵坡，减小了施工安全风险，加快了施工进度，提高了整个隧道的施工效率。
    2) 经济效益方面，该施工方法的成功应用，取得了良好的经济效益。该联络风道布局方案较原布局方案中，缩短联络风道长度70m，每延米工程造价节约2 万元。缩短了联络风道70m 可直接缩短施工工期至少20d。
    3) 社会效益方面，按照国内纵向通风联络风道布局及查阅文献资料，通风联络风道零净距上跨隧道正洞的施工技术研究属空白状态。蒙山隧道联络风道与正洞零净距交叉施工的研究，填补了该项技术在国内的施工空白。
    4) 联络风道零净距上跨隧道正洞施工方案可推广应用于几乎所有公路隧道纵向通风技术领域，提高了施工效率，节约了工程造价，降低了安全风险，有着良好的社会效益。